Dans les pays développés tels que le Canada ou la France, la population est vieillissante et le nombre de personnes atteintes de déficiences cognitives augmente en conséquence. Ces troubles ont des conséquences sur les activités de la vie quotidienne pour les personnes qui en souffrent. Selon l’autonomie de ces personnes et la sévérité de leur déficience, un hébergement en centre spécialisé peut être envisagé. Ces centres spécialisés représentent souvent un coût financier énorme tant pour la personne que pour la société. Afin de limiter ces coûts, une solution alternative a émergé : les habitats domotiques. Ce sont des habitats dans lesquels un ensemble de technologies permet de pallier aux déficiences des personnes et de leur donner une autonomie accrue. Pour ces personnes, certaines de ces activités de la vie quotidienne peuvent représenter des obstacles voire être dangereuses. Par exemple, l’activité de préparation d’un repas est une activité complexe qui peut présenter des risques variés pour des personnes atteintes de déficiences. Ces personnes sont alors assistées par des professionnels ou leurs aidants naturels lors de cette activité et peuvent perdre l’envie de préparer à manger. L’objectif de cette thèse est de concevoir un système permettant à ces personnes de réaliser l’activité de la préparation d’un repas en toute autonomie et en toute sécurité. D’une part, on retrouve la personne atteinte, qui selon sa déficience, aura une façon unique pour réaliser cette activité. Ces personnes vivent rarement seules, il faut tenir compte qu’un public varié puisse bénéficier du système pour la préparation d’un repas. D’autre part, cette activité aura lieu dans un environnement différent pour chaque habitat. Le système doit assurer la sécurité lors de l’activité de préparation de repas, par conséquent, la fiabilité du système est un critère important. Ces habitats sont généralement déjà équipés d’appareils, il devient nécessaire pour le système de pouvoir s’adapter à ces appareils existants. L’objectif de ces travaux est la réalisation d’un prototype permettant d’assurer la sécurité lors de l’activité de la préparation d’un repas par des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer et ses aidants (professionnels ou naturels). Ce prototype doit s’adapter aux besoins des usagers, de son environnement et du matériel sur lequel il est déployé. iii Pour ce faire, le système, basé sur un système multi-agents, applique des règles de sécurité qui se personnalisent par le biais du profil médical des usagers. La réalisation de modèles pour chaque objectif a permis de réaliser une architecture d’un système flexible. Ces modèles ont été déployés sur deux applications distinctes. Nos travaux ont été menés au sein de deux laboratoires, qui chacun, disposent d’appareils de cuisine différents dans leurs habitats intelligents pour la santé. Les besoins en termes de capteurs et leur interfaçage avec le système sont présentés. Enfin, le système a pu être testé dans ces deux environnements, son adaptation vis-à-vis d’une clientèle variée et pour plusieurs risques de sécurité à travers des scénarios d’usage. Les résultats de ces expérimentations ont été concluants et ont permis de montrer que le prototype répond bien aux objectifs visés.

Contributions principales Les éléments précédents identifient les principes de conception de base pour construire un canevas logiciel d'auto-protection. Différentes technologies peuvent être choisies pour réaliser ces principes. Les contributions principales de cette thèse décrivent des mécanismes développés et mis en œuvre pour réaliser notre canevas logiciel d'auto-protection. Il s'agit des éléments suivants : - Une architecture a trois couches pour l'auto-protection : un espace d'exécution fournit un environnement d'exécution pour des applications; un plan de contrôle supervise l'espace d'exécution ; et un plan autonome guide le plan de contrôle en prenant en compte l'etat du systeme, l'evolution des risques, la strategie de securite definie par l'administrateur, et les preferences de l'utilisateur. - Une approche du contrôle d'acces a base d'attributs: l'approche proposee (appelee G-ABAC) exprime les politiques d'autorisation en se basant sur des attributs. Cette approche apporte a la fois une neutralite vis-a-vis du modele de contrôle d'acces, et une flexibilite permettant des manipulations elementaires sur ces politiques. - Un canevas logiciel a base de politiques pour realiser la gestion autonome de la securite : l'approche a base de politiques a montre ses avantages pour l'administration des systemes complexes et dynamiques. Un canevas logiciel autonome de politiques de securite (ASPF) fournit une solution coherente et decentralisee pour administrer les politiques d'autorisation pour les systemes pervasifs a grande echelle. L'integration des patrons autonomes ameliore egalement la souplesse et la facilite d'adaptation au contexte. - Un noyau de securite embarque pour l'application des politiques de contrôle d'acces : les politiques d'autorisation denies precedemment sont appliquees par une architecture d'autorisation au niveau du systeme d'exploitation. Ce noyau appele VSK contrôle l'acces aux ressources d'une maniere dynamique an de reduire le surcoût des mecanismes d'autorisation. Ce mecanisme permet egalement de supporter dierents types de politiques d'autorisation. - Un langage dedie (Domain-Specic Language ou DSL) pour la specication de politiques d'adaptation : toutes les adaptations de notre canevas logiciel d'auto-protection de bout en bout sont contr^olees par des strategies de haut niveau appelees politiques d'adaptation. Un DSL tenant compte de nombreux facteurs pour les decisions d'adaptation. est deni pour specier ces politiques.

Thèse doctorat : Informatique : Rennes 1 : 2009. / Titre provenant de la page du titre du document électronique. Bibliogr. p. 151-163.

Le déploiement d'équipements informatiques à large échelle, sur les multiples infrastructures interconnectées de l'Internet, a eu un impact considérable sur la complexité de la tâche de gestion. L'informatique autonome permet de faire face à cet enjeu en spécifiant des objectifs de haut niveau et en déléguant les activités de gestion aux réseaux et systèmes eux-mêmes. Cependant, lorsque des changements sont opérés par les administrateurs ou par les équipements autonomes, des configurations vulnérables peuvent être involontairement introduites. Ces vulnérabilités offrent un point d'entrée pour des attaques de sécurité. À cet égard, les mécanismes de gestion des vulnérabilités sont essentiels pour assurer une configuration sûre de ces environnements. Cette thèse porte sur la conception et le développement de nouvelles méthodes et techniques pour la gestion des vulnérabilités dans les réseaux et systèmes autonomes, afin de leur permettre de détecter et de corriger leurs propres expositions aux failles de sécurité. Nous présenterons tout d'abord un état de l'art sur l'informatique autonome et la gestion de vulnérabilités. Nous décrirons ensuite notre approche d'intégration du processus de gestion des vulnérabilités dans ces environnements, et en détaillerons les différentes facettes, notamment : extension de l'approche dans le cas de vulnérabilités distribuées, prise en compte du facteur temps en considérant une historisation des paramètres de configuration, et application en environnements contraints en utilisant des techniques probabilistes. Nous présenterons également les prototypes et les résultats expérimentaux qui ont permis d'évaluer ces différentes contributions / Over the last years, the massive deployment of computing devices over disparate interconnected infrastructures has dramatically increased the complexity of network management. Autonomic computing has emerged as a novel paradigm to cope with this challenging reality. By specifying high-level objectives, autonomic computing aims at delegating management activities to the networks themselves. However, when changes are performed by administrators and self-governed entities, vulnerable configurations may be unknowingly introduced. Nowadays, vulnerabilities constitute the main entry point for security attacks. Therefore, vulnerability management mechanisms are vital to ensure safe configurations, and with them, the survivability of any autonomic environment. This thesis targets the design and development of novel autonomous mechanisms for dealing with vulnerabilities, in order to increase the security of autonomic networks and systems. We first present a comprehensive state of the art in autonomic computing and vulnerability management. Afterwards, we present our contributions which include autonomic assessment strategies for device-based vulnerabilities and extensions in several dimensions, namely, distributed vulnerabilities (spatial), past hidden vulnerable states (temporal), and mobile security assessment (technological). In addition, we present vulnerability remediation approaches able to autonomously bring networks and systems into secure states. The scientific approaches presented in this thesis have been largely validated by an extensive set of experiments which are also discussed in this manuscript

L'émergence des nouveaux types d'environnements informatiques amplifie le besoin pour des systèmes logiciels d'être capables d'évoluer dynamiquement. Cependant, ces systèmes rendent très difficile le déploiement de logiciels en utilisant des processus humains. Il y a donc un besoin croissant d'outils d'automatisation qui permettent de déployer et reconfigurer des systèmes logiciels sans en interrompre l'exécution. Le processus de déploiement continu et automatisé permet de mettre à jour ou d'adapter un logiciel en exécution en fonction des changements contextuels et des exigences opérationnelles. Les solutions existantes ne permettent pas des déploiements reproductibles et tolérant aux pannes dans des environnements fluctuants, et donc requérant une adaptation continue. Cette thèse se concentre en particulier sur des solutions de déploiement continu pour les plates-formes d'exécution dynamiques, tels que celle utilisé dans les environnements ubiquitaires. Elle adopte une approche basée sur un processus transactionnel et idempotent pour coordonner les actions de déploiement. La thèse propose, également, un ensemble d'outils, y compris un gestionnaire de déploiement capable de mener des déploiements discret, mais également d'adapter les applications continuellement en fonction des changements contextuels. La mise en œuvre de ces outils, permet notamment aux développeurs et aux administrateurs de développer des déploiements d'applications grâce à un langage spécifique suivant les principes de l‘infrastructure-as-code. En utilisant l'implantation de Rondo, les propositions de cette thèse sont validées dans plusieurs projets industriels et académiques à la fois pour l'administration de plates-formes ubiquitaires ainsi que pour l'installation d'applications et leurs reconfigurations continues. / Driven by the emergence of new computing environments, dynamically evolving software systems makes it impossible for developers to deploy software with human-centric processes. Instead, there is an increasing need for automation tools that continuously deploy software into execution, in order to push updates or adapt existing software regarding contextual and business changes. Existing solutions fall short on providing fault-tolerant, reproducible deployments that would scale on heterogeneous environments. This thesis focuses especially on enabling continuous deployment solutions for dynamic execution platforms, such as would be found in Pervasive Computing environments. It adopts an approach based on a transactional, idempotent process for coordinating deployment actions. The thesis proposes a set of deployment tools, including a deployment manager capable of conducting deployments and continuously adapting applications according to the changes in the current state of the target platform. The implementation of these tools, Rondo, also allows developers and administrators to code application deployments thanks to a deployment descriptor DSL. Using the implementation of Rondo, the propositions of this thesis are validated in several industrial and academic projects by provisioning frameworks as well as on installing application and continuous reconfigurations.

Dans les pays développés tels que le Canada ou la France, la population est vieillissante et le nombre de personnes atteintes de déficiences cognitives augmente en conséquence. Ces troubles ont des conséquences sur les activités de la vie quotidienne pour les personnes qui en souffrent. Selon l’autonomie de ces personnes et la sévérité de leur déficience, un hébergement en centre spécialisé peut être envisagé. Ces centres spécialisés représentent souvent un coût financier énorme tant pour la personne que pour la société. Afin de limiter ces coûts, une solution alternative a émergé : les habitats domotiques. Ce sont des habitats dans lesquels un ensemble de technologies permet de pallier aux déficiences des personnes et de leur donner une autonomie accrue. L’activité de préparation d’un repas est une activité complexe qui peut présenter des risques variés pour des personnes atteintes de déficiences. Ces personnes vivent rarement seules, il faut tenir compte qu’un public varié puisse bénéficier du système. Ces habitats sont généralement déjà équipés d’appareils, il devient nécessaire pour le système de pouvoir s’adapter à ces appareils existants. L’objectif de ces travaux est la réalisation d’un prototype permettant d’assurer la sécurité lors de l’activité de la préparation d’un repas par des personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer et ses aidants (professionnels ou naturels). Ce prototype doit s’adapter au profil des usagers, de son environnement et du matériel sur lequel il est déployé. Pour ce faire, le système, basé sur un système multi agent, applique des règles de sécurité qui se personnalisent par le biais du profil médical des usagers. Nos travaux ont été menés au sein de deux laboratoires, qui chacun, disposent d’appareils de cuisine différents dans leurs habitats intelligents pour la santé. Le système a pu être testé dans ces deux environnements, son adaptation vis-à-vis d’une clientèle variée et pour plusieurs risques de sécurité à travers des scénarios d’usage. Les résultats de ces expérimentations ont permis de montrer que le prototype répond bien aux objectifs visés. / In developed countries such as Canada or France, the population is ageing and the number of people with disabilities increases. Those disabilities have an impact on their activities of daily living. According to the severity of the disability and the independance of those people, a placement in a specialized institution can be considered. Those institutions often represent huge financial costs for the people as for society. In order to reduce those costs, smart homes are an alternative solution. Smart homes make it possible for people to compensate their disabilities and increase their independance through a set of technologies. Preparing a meal is a complex activity can present various risks for those people. These people rarely live alone, and it must be taken into account that a varied public can use the system. Homes are usually already equipped with appliances, it is necessary for the system to adapt itself to these devices. This work aims the implementation of a prototype ensuring the safety of people with Alzheimer during meal preparation and their caregivers (natural or professional). The prototype must adapt itself to the user’s profiles, its environment and the appliances on which it is deployed. In order to do this, the system, based on a multi agent system, applies safety rules that are customizable through the users’ medical profiles. This work is carried out in two laboratories, each with distinct kitchen appliances in their smart home. The system had been tested in both environments, its adaptation towards different users and for several safety rules through use cases. The results of these experiments showed that the prototype meets the objectives.

Le Cloud Computing est un nouveau paradigme qui fournit des ressources informatiques sous forme de services à la demande via internet fondé sur le modèle de facturation pay-per-use. Il est de plus en plus utilisé pour le déploiement et l’exécution des processus métier en général et des processus métier à base de services (SBPs) en particulier. Les environnements cloud sont généralement très dynamiques. À cet effet, il devient indispensable de s’appuyer sur des agents intelligents appelés gestionnaires autonomiques (AMs), qui permettent de rendre les SBPs capables de se gérer de façon autonome afin de faire face aux changements dynamiques induits parle cloud. Cependant, les solutions existantes sont limitées à l’utilisation soit d’un AM centralisé, soit d’un AM par service pour gérer un SBP. Il est évident que la deuxième solution représente un gaspillage d’AMs et peut conduire à la prise de décisions de gestion contradictoires, tandis que la première solution peut conduire à des goulots d’étranglement au niveau de la gestion du SBP. Par conséquent, il est essentiel de trouver le nombre optimal d’AMs qui seront utilisés pour gérer un SBP afin de minimiser leur nombre tout en évitant les goulots d’étranglement. De plus, en raison de l’hétérogénéité des ressources cloud et de la diversité de la qualité de service (QoS) requise par les SBPs, l’allocation des ressources cloud pour ces AMs peut entraîner des coûts de calcul et de communication élevés et/ou une QoS inférieure à celle exigée. Pour cela, il est également essentiel de trouver l’allocation optimale des ressources cloud pour les AMs qui seront utilisés pour gérer un SBP afin de minimiser les coûts tout en maintenant les exigences de QoS. Dans ce travail, nous proposons un modèle d’optimisation déterministe pour chacun de ces deux problèmes. En outre, en raison du temps nécessaire pour résoudre ces problèmes qui croît de manière exponentielle avec la taille du problème, nous proposons des algorithmes quasi-optimaux qui permettent d’obtenir de bonnes solutions dans un temps raisonnable / Cloud Computing is a new paradigm that provides computing resources as a service over the internet in a pay-per-use model. It is increasingly used for hosting and executing business processes in general and service-based business processes (SBPs) in particular. Cloud environments are usually highly dynamic. Hence, executing these SBPs requires autonomic management to cope with the changes of cloud environments implies the usage of a number of controlling devices, referred to as Autonomic Managers (AMs). However, existing solutions are limited to use either a centralized AM or an AM per service for managing a whole SBP. It is obvious that the latter solution is resource consuming and may lead to conflicting management decisions, while the former one may lead to management bottlenecks. An important problem in this context, deals with finding the optimal number of AMs for the management of an SBP, minimizing costs in terms of number of AMs while at the same time avoiding management bottlenecks and ensuring good management performance. Moreover, due to the heterogeneity of cloud resources and the diversity of the required quality of service (QoS) of SBPs, the allocation of cloud resources to these AMs may result in high computing costs and an increase in the communication overheads and/or lower QoS. It is also crucial to find an optimal allocation of cloud resources to the AMs, minimizing costs while at the same time maintaining the QoS requirements. To address these challenges, in this work, we propose a deterministic optimization model for each problem. Furthermore, due to the amount of time needed to solve these problems that grows exponentially with the size of the problem, we propose near-optimal algorithms that provide good solutions in reasonable time

Le Cloud Computing est un paradigme émergent dans les technologies de l'information. L'un de ses atouts majeurs étant la mise à disposition des ressources fondée sur le modèle pay-as-you-go. Les ressources Cloud se situent dans un environnement très dynamique. Cependant, chaque ressource provisionnée offre des services fonctionnels et peut ne pas offrir des services non fonctionnels tels que la supervision, la reconfiguration, la sécurité, etc. Dans un tel environnement dynamique, les services non fonctionnels ont une importance critique pour le maintien du niveau de service des ressources ainsi que le respect des contrats entre les fournisseurs et les consommateurs. Dans notre travail, nous nous intéressons à la supervision, la reconfiguration et la gestion autonomique des ressources Cloud. En particulier, nous mettons l'accent sur les applications à base de services. Ensuite, nous poussons plus loin notre travail pour traiter les ressources Cloud d'une manière générale. Par conséquent, cette thèse contient deux contributions majeures. Dans la première contribution, nous étendons le standard SCA (Service Component Architecture) afin de permettre l'ajout de besoins en supervision et reconfiguration à la description des composants. Dans ce contexte, nous proposons une liste de transformations qui permet d'ajouter automatiquement aux composants des facilités de supervision et de reconfiguration, et ce, même si ces facilités n'ont pas été prévues dans la conception des composants. Ceci facilite la tâche au développeur en lui permettant de se concentrer sur les services fonctionnels de ses composants. Pour être en conformité avec la scalabilité des environnements Cloud, nous utilisons une approche basée sur des micro-conteneurs pour le déploiement de composants. Dans la deuxième contribution, nous étendons le standard OCCI (Open Cloud Computing Interface) pour ajouter dynamiquement des facilités de supervision et de reconfiguration aux ressources Cloud, indépendamment de leurs niveaux de service. Cette extension implique la définition de nouvelles Ressources, Links et Mixins OCCI pour permettre d'ajouter dynamiquement des facilités de supervision et de reconfiguration à n'importe quelle ressource Cloud. Nous étendons par la suite nos deux contributions de supervision et reconfiguration afin d'ajouter des capacités de gestion autonomique aux applications SCA et ressources Cloud. Les solutions que nous proposons sont génériques, granulaires et basées sur les standards de facto (i.e., SCA et OCCI). Dans ce manuscrit de thèse, nous décrivons les détails de nos implémentations ainsi que les expérimentations que nous avons menées pour l'évaluation de nos propositions / Cloud Computing is an emerging paradigm in Information Technologies (IT). One of its major assets is the provisioning of resources based on pay-as-you-go model. Cloud resources are situated in a highly dynamic environment. However, each provisioned resource comes with functional properties and may not offer non functional properties like monitoring, reconfiguration, security, accountability, etc. In such dynamic environment, non functional properties have a critical importance to maintain the service level of resources and to make them respect the contracts between providers and consumers. In our work, we are interested in monitoring, reconfiguration and autonomic management of Cloud resources. Particularly, we put the focus on Service-based applications. Afterwards, we push further our work to treat Cloud resources. Consequently, this thesis contains two major contributions. On the first hand, we extend Service Component Architecture (SCA) in order to add monitoring and reconfiguration requirements description to components. In this context, we propose a list of transformations that dynamically adds monitoring and reconfiguration facilities to components even if they were designed without them. That alleviates the task of the developer and lets him focus just on the business of his components. To be in line with scalability of Cloud environments, we use a micro-container based approach for the deployment of components. On the second hand, we extend Open Cloud Computing Interface standards to dynamically add monitoring and reconfiguration facilities to Cloud resources while remaining agnostic to their level. This extension entails the definition of new Resources, Links and Mixins to dynamically add monitoring and reconfiguration facilities to resources. We extend the two contributions to couple monitoring and reconfiguration in order to add self management capabilities to SCA-based applications and Cloud resource. The solutions that we propose are generic, granular and are based on the de facto standards (i.e., SCA and OCCI). In this thesis manuscript, we give implementation details as well as experiments that we realized to evaluate our proposals

L'objectif de cette thèse est d'offrir une solution de bout en bout permettant de décrire et de déployer de façon fiable une application distribuée dans un environnement virtualisé. Ceci passe par la définition d'un formalisme permettant de décrirer une application ainsi que son environnement d'exécution, puis de fournir les outils capable d'interpéter ce formalisme pour déployer (installer, instancier et configurer) l'application sur une plate-forme de type cloud computing.

L'objectif de cette thèse est d'offrir une solution de bout en bout permettant de décrire et de déployer de façon fiable une application distribuée dans un environnement virtualisé. Ceci passe par la définition d'un formalisme permettant de décrirer une application ainsi que son environnement d'exécution, puis de fournir les outils capable d'interpéter ce formalisme pour déployer (installer, instancier et configurer) l'application sur une plate-forme de type cloud computing.